论文部分内容阅读
[摘 要]文章围绕着“基于OFDM的雷达通信一体化的信号处理技术”所开展，首先对信号性能进行了概括，然后通过理论与实际相结合的方式，针对相关信号处理技术展开了探讨，最后又以“探测性能受调制符号的影响”为题，进行了系统、科学的分析，供相关人员参考。
[关键词]OFDM；雷达通信一体化；信号处理技术
中图分类号：G475 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）48-0292-01
引言
专家和学者在开展科研工作时，以“提高武器装备系统一体化”为目标，提出了相应的“能量共享信号”概念，这一概念最初仅仅被应用于实现雷达干扰一体化的过程中，随着社会的进步，逐渐与雷达通信一体化相结合，并取得了一定的成效。因此，想要保证雷达通信一体化程度的进一步深化，以OFDM为基础，针对信号处理技术展开研究是很有必要的。
1 基于OFDM的雷达通信一体化的信号性能
首先需要明确的内容为，一体化信号所对应不模糊探测距离的最大值和OFDM符号的长度之间，存在非常直接的联系，也就是说，想要保证针对远距离所开展的探测工作能够取得应有成果，符号长度需要有所增加。另外，对一般OFDM通信系统而言，所对应循环前缀具有的长度往往不会超过OFDM符号自身的1/5，但是为了在最大程度上对探测距离加以保证，本文所应用一体化波形所对应循环前缀具有的长度占据了OFDM符号的1/2。若探测距离为15km，那么，在选择BPSK作为调制方法时，雷达通信一体化系统所对应信息传输速率则为：
Rb=Nc/100μs
想要对通信速率进行相应的提高，需要对子载波数量进行增大，系统所占据的带宽也会因此而有所增大，系统峰均功率与之前相比也会展现出非常明显的增加趋势，发射机能力具有的要求自然更加严格。
另外，由于向量K对所得出的脉冲压缩时域波形具有决定性影响，因此，如果对于OFDM信号所对应多普勒敏感性具有严格要求，可以视情况将具有较好多普勒敏感性的编码集视为相应的通信码集，但是由于对部分编码进行了摒弃，因此，通信速率往往会因此而受到一定影响。虽然通过实践可以发现，OFDM通信信号越单纯，所对应通信速率越会呈现出明显的下降趋势，但是和单载波方式一体化信号相对比而言，在通信速率方面具有的优势仍然十分突出。
2 基于OFDM的雷达通信一体化的信号处理技术
为了对探测距离进行最大程度的增加，文中所应用波形循环前缀的长度长于通信系统，甚至可已达到和符号相等的长度。通过对以OFDM为基础所衍生出的雷达通信一体化信号的形式进行分析能够发现，若循环前缀所对应时长大于时间延迟，那么，所接收的信号则是发射信号对应的循环位移，针对信号开展相应的频域匹配滤波或是FFT处理后，最终得出的结果往往只包括相位旋转，而不包括ISI[1]。
针对射频载波与所接收一体化信号回波进行混频处理，能够得出相应的基带信号，对所得出基带信号进行FFT变换和A/D采样，在根据不同的处理方式，将其与发射数据相除或相乘，经IFFT后得出距离像。下文便针对以调制符号为基础的信号处理方法（相除）、匹配滤波（相乘）具有的区别和关联，分别展开探讨。
2.1 匹配滤波处理
对作为典型频域调制信号而存在的OFDM信号而言，对其加以应用的优势主要体现在，频域匹配滤波的便捷程度，只需要将发射数据与频域进行相乘即可。因此，从频域的角度出发对其加以分析能够看出，以OFDM为基础所衍生的一体化波形雷达处理，所对应发射信号的频谱如下所示：
S（f）=nTsinc{T（f-fn）}esp{Jπ（f-fn）T}
2.2 调制符号处理
以调制符号为基础所进行的信号处理，从本质上来说和匹配滤波存在高度的相似性，二者最主要的区别为：匹配滤波所对应频域乘发射数据需进行共轭处理，以调制符号为基础所进行的信号处理，则需要将频域乘发射数据和发射数据进行相除处理。若所对应发射数据属于相位调制，不同方式所得出最终处理结果完全等价；若所对应发射数据属于正交振幅调制，那么，不同处理方式得出的结果会存在明顯区别。由于最佳的线性滤波器为匹配滤波器，因此，虽然应用以符号调制为基础的处理方法，会导致能量出现一定程度的损失，但同时也能在很大程度上对由于调制符号所具有随机性而引起距离旁瓣情况发生的几率进行降低。
3 探测性能受调制符号的影响
以BPSK所调制OFDM信号作为切入点，对探测性能受调制符号的影响加以分析能够看出，只存在相位调制的数据，使用不同处理方式得出的结果相同，因此，只对匹配滤波方法进行分析即可。探测性能受调制符号的影响主要体现在两个方面，分别是多普勒滤波、多普勒敏感性，下面就从这两个方面出发，分别进行探讨。
3.1 调制符号所具有随机性的影响
多普勒滤波指的是符号间FFT，也就是说，多普勒滤波并不仅仅代表能够对目标速度信息进行提取的方法，同时还能够针对符号间能量展开相应的积累工作。首先需要人们明确的一点是，各OFDM符号所对应调制通信数据，往往会存在较为明显的区别，因此，若fd≠0，那么各OFDM符号所匹配的滤波结果必然会有所不同，以此为基础再进行符号间的FFT，最终得出的积累效果相对较差。若fd=0，此时再采用相位调制，不同处理方式得出的最终结果，均不会被调制符号所影响，但是如果所采用的方法为正交振幅调制，那么，不受影响的处理方式仅仅为以调制符号为基础的处理方式。
3.2 多普勒敏感性受调制符号的影响
多普勒敏感性可能受到的一体化信号的影响有两个方面。首先，为了实现“远距离探测”的目标，通常会对较长OFDM符号加以应用，随之而来的问题即为子载波间隔的逐渐减小，即Δf减小，系统也会因此而对多普勒偏移变得更加敏感；其次，经由随机通信信号的调制之后，各调制符号所对应多普勒敏感性也会表现出明显的差异[2]。
通过对仿真结果进行分析能够看出，针对通信信号开展相应的编码工作，能够在一定程度上对匹配滤波旁瓣起到降低的效果。另外，与匹配滤波旁瓣所具有特性密切相关的因素主要是，向量K所对应的IFFT结果，由此可以看出，将具有较好旁瓣特性的IFFT结果所对应向量K的调制符号，作为通信编码集合，保证所发射数据全部被映射至此集合中，便能够达到对OFDM信号所对应多普勒敏感性进行有效降低的目的，但是，通信速率也会因此而被损失。
结论
通过对上文所叙述的内容进行分析可以发现，OFDM信号所对应探测距离的最大值，往往会随着所对应循环前缀长多或是符号长度的增加而增加，但是通信速率也会因此而出现较为明显的损失。本文着重探讨的OFDM信号以及与之相适应的处理方式，能够在某种程度上加深通信、探测、发射功率共享等同时开展的雷达通信一体化的程度，在实践过程中对其加以改进，可以保证各类以通信或是雷达为核心的电子系统，所获取集成效益和系统性价比的有效提高。
参考文献
[1] 赵兴运，张群，娄昊，李晓辉，罗迎.基于OFDM随机步进频的雷达通信一体化信号模型[J].电讯技术，2014，54（08）：1107-1112.
[2] 韩潇弘毅，刘平，姬伟杰，吴君辉，刘映希.DS-OFDM雷达通信一体化共享信号性能分析[J].电光与控制：1-10.
[关键词]OFDM；雷达通信一体化；信号处理技术
中图分类号：G475 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）48-0292-01
引言
专家和学者在开展科研工作时，以“提高武器装备系统一体化”为目标，提出了相应的“能量共享信号”概念，这一概念最初仅仅被应用于实现雷达干扰一体化的过程中，随着社会的进步，逐渐与雷达通信一体化相结合，并取得了一定的成效。因此，想要保证雷达通信一体化程度的进一步深化，以OFDM为基础，针对信号处理技术展开研究是很有必要的。
1 基于OFDM的雷达通信一体化的信号性能
首先需要明确的内容为，一体化信号所对应不模糊探测距离的最大值和OFDM符号的长度之间，存在非常直接的联系，也就是说，想要保证针对远距离所开展的探测工作能够取得应有成果，符号长度需要有所增加。另外，对一般OFDM通信系统而言，所对应循环前缀具有的长度往往不会超过OFDM符号自身的1/5，但是为了在最大程度上对探测距离加以保证，本文所应用一体化波形所对应循环前缀具有的长度占据了OFDM符号的1/2。若探测距离为15km，那么，在选择BPSK作为调制方法时，雷达通信一体化系统所对应信息传输速率则为：
Rb=Nc/100μs
想要对通信速率进行相应的提高，需要对子载波数量进行增大，系统所占据的带宽也会因此而有所增大，系统峰均功率与之前相比也会展现出非常明显的增加趋势，发射机能力具有的要求自然更加严格。
另外，由于向量K对所得出的脉冲压缩时域波形具有决定性影响，因此，如果对于OFDM信号所对应多普勒敏感性具有严格要求，可以视情况将具有较好多普勒敏感性的编码集视为相应的通信码集，但是由于对部分编码进行了摒弃，因此，通信速率往往会因此而受到一定影响。虽然通过实践可以发现，OFDM通信信号越单纯，所对应通信速率越会呈现出明显的下降趋势，但是和单载波方式一体化信号相对比而言，在通信速率方面具有的优势仍然十分突出。
2 基于OFDM的雷达通信一体化的信号处理技术
为了对探测距离进行最大程度的增加，文中所应用波形循环前缀的长度长于通信系统，甚至可已达到和符号相等的长度。通过对以OFDM为基础所衍生出的雷达通信一体化信号的形式进行分析能够发现，若循环前缀所对应时长大于时间延迟，那么，所接收的信号则是发射信号对应的循环位移，针对信号开展相应的频域匹配滤波或是FFT处理后，最终得出的结果往往只包括相位旋转，而不包括ISI[1]。
针对射频载波与所接收一体化信号回波进行混频处理，能够得出相应的基带信号，对所得出基带信号进行FFT变换和A/D采样，在根据不同的处理方式，将其与发射数据相除或相乘，经IFFT后得出距离像。下文便针对以调制符号为基础的信号处理方法（相除）、匹配滤波（相乘）具有的区别和关联，分别展开探讨。
2.1 匹配滤波处理
对作为典型频域调制信号而存在的OFDM信号而言，对其加以应用的优势主要体现在，频域匹配滤波的便捷程度，只需要将发射数据与频域进行相乘即可。因此，从频域的角度出发对其加以分析能够看出，以OFDM为基础所衍生的一体化波形雷达处理，所对应发射信号的频谱如下所示：
S（f）=nTsinc{T（f-fn）}esp{Jπ（f-fn）T}
2.2 调制符号处理
以调制符号为基础所进行的信号处理，从本质上来说和匹配滤波存在高度的相似性，二者最主要的区别为：匹配滤波所对应频域乘发射数据需进行共轭处理，以调制符号为基础所进行的信号处理，则需要将频域乘发射数据和发射数据进行相除处理。若所对应发射数据属于相位调制，不同方式所得出最终处理结果完全等价；若所对应发射数据属于正交振幅调制，那么，不同处理方式得出的结果会存在明顯区别。由于最佳的线性滤波器为匹配滤波器，因此，虽然应用以符号调制为基础的处理方法，会导致能量出现一定程度的损失，但同时也能在很大程度上对由于调制符号所具有随机性而引起距离旁瓣情况发生的几率进行降低。
3 探测性能受调制符号的影响
以BPSK所调制OFDM信号作为切入点，对探测性能受调制符号的影响加以分析能够看出，只存在相位调制的数据，使用不同处理方式得出的结果相同，因此，只对匹配滤波方法进行分析即可。探测性能受调制符号的影响主要体现在两个方面，分别是多普勒滤波、多普勒敏感性，下面就从这两个方面出发，分别进行探讨。
3.1 调制符号所具有随机性的影响
多普勒滤波指的是符号间FFT，也就是说，多普勒滤波并不仅仅代表能够对目标速度信息进行提取的方法，同时还能够针对符号间能量展开相应的积累工作。首先需要人们明确的一点是，各OFDM符号所对应调制通信数据，往往会存在较为明显的区别，因此，若fd≠0，那么各OFDM符号所匹配的滤波结果必然会有所不同，以此为基础再进行符号间的FFT，最终得出的积累效果相对较差。若fd=0，此时再采用相位调制，不同处理方式得出的最终结果，均不会被调制符号所影响，但是如果所采用的方法为正交振幅调制，那么，不受影响的处理方式仅仅为以调制符号为基础的处理方式。
3.2 多普勒敏感性受调制符号的影响
多普勒敏感性可能受到的一体化信号的影响有两个方面。首先，为了实现“远距离探测”的目标，通常会对较长OFDM符号加以应用，随之而来的问题即为子载波间隔的逐渐减小，即Δf减小，系统也会因此而对多普勒偏移变得更加敏感；其次，经由随机通信信号的调制之后，各调制符号所对应多普勒敏感性也会表现出明显的差异[2]。
通过对仿真结果进行分析能够看出，针对通信信号开展相应的编码工作，能够在一定程度上对匹配滤波旁瓣起到降低的效果。另外，与匹配滤波旁瓣所具有特性密切相关的因素主要是，向量K所对应的IFFT结果，由此可以看出，将具有较好旁瓣特性的IFFT结果所对应向量K的调制符号，作为通信编码集合，保证所发射数据全部被映射至此集合中，便能够达到对OFDM信号所对应多普勒敏感性进行有效降低的目的，但是，通信速率也会因此而被损失。
结论
通过对上文所叙述的内容进行分析可以发现，OFDM信号所对应探测距离的最大值，往往会随着所对应循环前缀长多或是符号长度的增加而增加，但是通信速率也会因此而出现较为明显的损失。本文着重探讨的OFDM信号以及与之相适应的处理方式，能够在某种程度上加深通信、探测、发射功率共享等同时开展的雷达通信一体化的程度，在实践过程中对其加以改进，可以保证各类以通信或是雷达为核心的电子系统，所获取集成效益和系统性价比的有效提高。
参考文献
[1] 赵兴运，张群，娄昊，李晓辉，罗迎.基于OFDM随机步进频的雷达通信一体化信号模型[J].电讯技术，2014，54（08）：1107-1112.
[2] 韩潇弘毅，刘平，姬伟杰，吴君辉，刘映希.DS-OFDM雷达通信一体化共享信号性能分析[J].电光与控制：1-10.